Kalkulator prawa Ohma

Para moc i rezystancja wykorzystuje pierwiastek

Z P = I²R wynika I = √(P/R), a następnie U = IR. Dla 6 W i 24 Ω prąd ma 0,5 A, a napięcie 12 V.

Wzory zakładają wartości nieujemne dla prostego obciążenia DC. Kierunek prądu i znaki w bardziej złożonej analizie wymagają ustalonej konwencji.

Można ją policzyć trzema równoważnymi sposobami

P = UI, P = I²R oraz P = U²/R prowadzą do tego samego wyniku w modelu omowym. Wybierz postać, która nie wymaga wcześniejszego zaokrąglenia.

Rezystor obliczony na 2 W nie powinien pracować stale dokładnie na swojej granicy bez sprawdzenia temperatury i warunków montażu. Potrzebny jest odpowiedni zapas mocy.

Źródło także ma ograniczenie prądowe i mocowe

Zasilacz 12 V musi dostarczyć wyliczony prąd wraz z zapasem, a przewody i złącza muszą go bezpiecznie przenieść. Spadek napięcia w przewodzie dodaje rezystancję, której prosty model odbiornika nie obejmuje.

Przy zwarciu idealny wzór prowadzi do ogromnego prądu, lecz w rzeczywistości ogranicza go źródło i impedancja obwodu. Nie testuj takich warunków bez zabezpieczenia.

Temperatura może zmieniać punkt pracy

Włókno żarówki na zimno ma znacznie mniejszy opór niż podczas świecenia, dlatego prąd rozruchowy jest wysoki. Grzałki i przewody również zmieniają R z temperaturą.

Pomiar multimetrem bez zasilania nie zawsze przewiduje rezystancję w pracy. Karta katalogowa i charakterystyka temperaturowa są ważniejsze dla projektu.

Diody, tranzystory i silniki nie są prostymi rezystorami

Dioda ma nieliniową charakterystykę, silnik wytwarza siłę przeciwelektromotoryczną, a obciążenie AC może mieć reaktancję i przesunięcie fazowe. Użycie U/I daje wtedy tylko opór zastępczy w określonym punkcie.

Praca przy napięciu sieciowym jest niebezpieczna. Kalkulator edukacyjny nie dobiera ochrony przeciwporażeniowej, bezpieczników, przekroju przewodów ani odstępów izolacyjnych.

Napięcie, prąd i rezystancja muszą dotyczyć tego samego elementu

Napięcie mierzy się między dwoma końcami, a prąd płynie przez element. W obwodzie szeregowym ten sam prąd przechodzi przez kolejne rezystory, lecz napięcia się dzielą. W równoległym napięcie gałęzi jest wspólne, a prądy się sumują. Wstawienie napięcia całego zasilacza i rezystancji jednego z kilku elementów bez uwzględnienia topologii daje błędny prąd.

Przykład: rezystor 120 Ω pod napięciem 12 V przewodzi idealnie 0,1 A, a jego moc wynosi 1,2 W. Rezystor o znamionowej mocy 1 W byłby przeciążony mimo poprawnej rezystancji. Dobiera się wyższy zapas i uwzględnia temperaturę, wentylację oraz sposób montażu.

Elementy rzeczywiste mogą nie być omowe

Rezystor w ograniczonym zakresie ma prawie stałe R, lecz żarówka zmienia opór po rozgrzaniu, dioda ma nieliniową charakterystykę, a silnik wytwarza siłę elektromotoryczną i prąd rozruchowy. Prawo U=IR opisuje punkt pracy, ale R nie musi być stałą niezależną od napięcia.

W obwodzie przemiennym cewka i kondensator wnoszą reaktancję, a stosunek napięcia do prądu jest impedancją zespoloną. Do mocy dochodzi przesunięcie fazowe. Prosty kalkulator DC nie powinien zastępować analizy sieci AC, filtrów ani zasilaczy impulsowych.

Bezpieczny pomiar wymaga właściwego połączenia miernika

Woltomierz podłącza się równolegle, amperomierz szeregowo. Włożenie przewodów ustawionych na pomiar prądu bezpośrednio do źródła tworzy zwarcie i może uszkodzić miernik lub wywołać łuk. Przed dotknięciem układu sprawdź zakres, gniazda, kategorię pomiarową i stan przewodów.

Rezystancję mierzy się przy odłączonym zasilaniu i rozładowanych kondensatorach. Elementy równoległe mogą zaniżać odczyt w układzie, więc czasem trzeba odłączyć jedną końcówkę. Przy napięciu sieciowym i instalacjach o dużej energii prace powinien wykonywać uprawniony specjalista; wynik kalkulatora nie jest procedurą bezpieczeństwa.

Napięcie, prąd, opór i granice modelu

Dla rezystora liniowego U = I·R. Jeśli do 12 V podłączysz 100 Ω, prąd idealny wynosi 0,12 A. Moc to U·I, czyli 1,44 W, dlatego rezystor 0,25 W uległby przeciążeniu mimo poprawnego wyniku prądu. Zawsze oblicz moc i zastosuj zapas odpowiedni do temperatury oraz obudowy.

Jednostki są częstym źródłem pomyłek. 5 mA to 0,005 A, a 4,7 kΩ to 4700 Ω. Prąd przy 5 V wynosi wtedy około 1,06 mA, nie 1060 A. Interfejs powinien przeliczać prefiksy jawnie i pokazywać wynik w wygodnej skali, ale użytkownik musi wiedzieć, którą jednostkę wpisał.

Rezystancje szeregowe sumują się, a równoległe wymagają sumy odwrotności. Dwa rezystory 100 Ω równolegle dają 50 Ω, nie 200 Ω. Prąd źródła dzieli się między gałęzie zgodnie z ich oporem. Przed zastosowaniem prostego prawa Ohma przerysuj obwód i ustal, która wartość dotyczy całej sieci, a która elementu.

Dioda LED nie jest rezystorem o stałym oporze. Ma napięcie przewodzenia zależne od prądu i temperatury. Rezystor ograniczający liczysz z różnicy między zasilaniem i napięciem diody, podzielonej przez wybrany prąd. Dla kilku LED sprawdź połączenie, tolerancję oraz czy źródło ma zapas napięcia.

Silnik, cewka i kondensator zachowują się inaczej w czasie oraz przy prądzie przemiennym. Cewka może wygenerować impuls przy wyłączeniu, a silnik pobiera prąd rozruchowy większy od ustalonego. W takim obwodzie statyczne U/R opisuje tylko część sytuacji. Potrzebna jest impedancja, przebiegi i właściwe zabezpieczenie.

Rzeczywiste źródło ma rezystancję wewnętrzną i limit prądu. Zwarcie nie daje nieskończonego prądu, ale nadal może być niebezpieczne, rozgrzać przewody lub baterię. Nie wykonuj eksperymentu zwarciowego w celu sprawdzenia kalkulatora. Użyj bezpiecznika, ograniczenia laboratoryjnego i przyrządu o właściwej kategorii.

Pomiar oporu wykonuje się przy wyłączonym i rozładowanym obwodzie. Omomierz podaje własne napięcie, a równoległe ścieżki zaniżają odczyt w układzie. Pomiar prądu wymaga włączenia miernika szeregowo; podłączenie amperomierza jak woltomierza może spowodować zwarcie. Jeśli nie znasz procedury, skorzystaj z pomocy elektryka.

Tolerancja rezystora i napięcia wpływa na zakres wyniku. Dla projektu policz wariant minimalny i maksymalny, szczególnie przy progach tranzystora lub ładowaniu. Nominalne 100 Ω ±5% mieści się między 95 a 105 Ω. Jedna liczba z kalkulatora nie zastępuje analizy skrajnych wartości oraz temperatury.